可靠性优化设计

摘要： 基于动力可靠度的结构优化是实现随机动力系统优化设计的重要途径。针对设计变量为系统中部分随机变量分布均值的情形,提出了一种基于动力可靠度的结构优化设计方法。在该方法中,通过概率密度演化理论实现了结构动力可靠度的高效分析。在此基础上,结合概率测度变换,可以在不增加任何确定性结构分析的前提下,实现动力可靠度对设计变量的灵敏度分析。进而,通过将上述概率密度演化-测度变换方法嵌入全局收敛移动渐近线法,实现了基于动力可靠度的结构优化设计问题的高效求解。数值算例的结果表明,所提方法可以显著降低结构分析次数,具有较高的效率与稳健性。

摘要： 针对谐波齿轮减速器中存在的磨损和变形因素导致减速器传动精度低、可靠性差等问题,建立考虑磨损与变形的谐波齿轮减速器传动误差模型,并进行精度可靠性分析与优化设计。通过分析传动误差的影响因素建立了传动误差模型;基于磨损经验模型和试验数据,应用贝叶斯修正方法建立动态磨损模型,同时根据试验数据和高斯过程回归建立柔轮变形模型;综合获得的传动误差模型、磨损模型和柔轮变形模型建立谐波齿轮精度可靠性模型,并应用基于拉丁超立方抽样的Kriging代理模型和蒙特卡洛法求解某谐波齿轮减速器传动精度可靠度。最后采用序列二次规划法对谐波齿轮减速器进行优化设计。优化结果表明,在工况参数(输出端负载17.5 N·m,输入端转速100 r/min)下,优化后的谐波齿轮减速器在工作时间3000 h处的可靠度达到99.02%,相比未优化前提升7.85%,而成本却只增加1.70%。

摘要： 基于代理模型可靠性优化设计高度依赖于代理模型的精确性。在Kriging模型建模过程中,相关函数的选择往往影响Kriging模型精度。针对相关函数选择不确定情形下Kriging组合模型建模精度和稳健性偏低的难题,提出一种0-1规划模型筛选策略的Kriging组合建模方法。首先,依据期望提高自适应加点准则构建不同相关函数的Kriging模型作为候选模型;其次,通过0-1规划模型筛选策略对候选模型进行优化筛选以剔除预测性能不佳的候选模型;最后,加权平均筛选出的Kriging模型获取最佳Kriging组合模型。以复杂精密机械产品为研究载体验证了Kriging组合建模方法的有效性。研究结果表明,Kriging组合建模方法比单个Kriging模型的预测性能更加精确和稳健。

摘要： 针对制造商与供应商构成的两级供应链的可靠性优化设计问题,考虑供应链各个环节供应商的不确定性和市场价格的不确定性,建立了可靠性约束下供应链成本最低的供应商数量最优化模型,提出了同时考虑供应链可靠性和成本的综合重要度系数,给出了求解最优化模型的搜索算法。实例分析表明了本文方法的可行性和有效性,可为制造商在供应链设计阶段优化供应商提供理论依据。

摘要： 针对多种不确定性因素对汽车结构耐撞性产生的影响,本研究提出了一种基于混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计方法.首先,建立了基于概率-区间混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计模型,并分析其嵌套情况;然后,为了减少嵌套层数,提出了一种高效的解耦策略,将原始的嵌套问题等效转化为单层的优化设计问题;最后,使用径向基函数构建了近似可靠性优化设计问题,并采用局部加密策略提高优化结果的精度.研究结果表明:该方法收敛迅速,能够达到对混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计问题快速求解的目的,对汽车结构耐撞性的优化设计具有一定的参考价值.

摘要： 齿轮的可靠性设计优化由于既提高了部件性能,又考虑到部件在实际工作中广泛存在的不确定性信息,受到研究者的广泛重视,在提高齿轮产品可靠性和性能方面有着重要的现实意义.围绕不确定性下的齿轮可靠性优化设计研究,综述基于随机概率模型和模糊模型下的齿轮可靠性优化设计的相关研究进展,并总结了齿轮可靠性优化设计所面临的问题,展望未来的发展趋势.

摘要： 为提升乘员约束系统安全性能,本文中将近似模型参数优化技术应用于约束系统可靠性优化设计中.首先建立某车型驾驶员侧约束系统仿真模型,并基于实车碰撞试验结果对仿真模型进行验证,然后采用灰狼优化(GWO)算法优化克里金(KRG)模型的相关参数,得到高精度的GWO?KRG近似模型.最后,基于GWO?KRG近似模型和可靠性优化方法对约束系统进行优化设计.结果表明:GWO?KRG近似模型能提供更准确的预测响应值;经可靠性优化后的约束系统安全性能得到提高的同时可靠性也得到保证.

摘要： 根据RV减速器的结构特点,建立了主要承载部件的时变模糊可靠性分析模型,讨论了相关零件在服役期间内的可靠度变化规律,结果表明摆线轮是影响整机可靠性的最薄弱零件.根据最薄弱环节原则,以摆线轮的可靠度和整机的体积为优化目标,提出了RV减速器可靠性优化设计方法.对样机分别进行了常规优化和可靠性优化设计,对比优化结果,显示后者能在减少体积的同时保证高可靠度,优化效果显著,验证了该方法的有效性,为RV减速器的参数优化提供了一种新方法.

摘要： 由于军用车辆侧面装甲薄弱,设计空间小,其侧爆防护性能面临越来越大的挑战.为了军用车辆侧面结构设计提供一种科学高效的研究方法,以某型军用车为研究对象,综合应用拉丁超立方试验设计、Kriging近似模型和序列优化与可靠性评估方法对其进行可靠性优化设计.通过分析侧爆冲击下整车与乘员响应,找岀设计不合理之处,在侧面结构配置防爆梁和吸能构件、改进约束系统,提高原车侧爆防护性能.选取侧围和约束系统关键因素作为设计变量,以防爆梁总质量为设计目标和乘员损伤为约束条件,利用可靠性优化算法进行数值优化获得了最佳的设计参数,将优化后的模型再次仿真计算,验证了优化方案满足设计要求.为车辆侧爆防护和轻量化设计提供了设计思路.

摘要： 考虑到多种不确定性因素对汽车乘员约束系统带来的影响,提出了一种基于概率-区间混合模型的汽车乘员约束系统可靠性优化设计方法.针对某型汽车的乘员约束系统建立其数值模型,并通过实车碰撞实验以检验数值模型的有效性;通过概率模型和区间模型来描述不确定性变量,并建立了基于概率-区间混合模型的乘员约束系统可靠性优化设计问题;利用karush-kuhn-tucker(KKT)最优化条件和基于最大熵原理的二次四阶矩方法对可靠性优化问题进行解耦,将原始的三层嵌套优化问题转化为单层优化问题,实现高效求解;为了进一步提升计算效率,基于径向基函数建立了乘员约束系统的近似模型,构建了近似可靠性优化设计问题,并使用遗传算法进行求解.结果 表明:该方法既能高效准确地为汽车乘员约束系统匹配最佳的设计参数,又提高了汽车的被动安全性,在汽车碰撞安全领域具有广泛的工程领域应用前景.

摘要： 设计了一种新型的步行轮非常规行走机构——可变直径轮。综合利用机械优化设计和可靠性设计方法，以体积、中心距最小，重合度最大为优化目标，在满足一定的可靠度条件下，建立其关键部件行星轮系的可靠性优化设计数学模型。使用多目标优化的线性加权法和Matlab优化工具箱进行优化计算。结果表明，将可靠性优化设计方法应用到可变直径轮行星轮系的设计当中，对提高行星轮系的综合性能、降低成本具有重要意义。

摘要： 针对具有非正态随机参数的工程结构件的可靠性优化设计,本文提出了随机摄动—Edgeworth级数方法和神经网络方法.采用以上两种方法将可靠性概率约束转化为确定型约束,可以迅速准确地获得优化设计信息.通过实际算例检验,结果表明本文提出的方法是实用有效的,较好地解决了具有非正态随机参数的结构件的可靠性优化设计问题.

摘要： 以疲劳理论为基础,以载荷谱为依据,用有限元分析和试验相结合的方法得出,在同等条件下,轴上圆角处的应力集中不仅与轴的形状因子有关,而且还与载荷类型(静载/动载)有关.因此,有圆角的轴的可靠性优化设计应将有限元分析和载荷谱作用下的疲劳试验相结合来选定最佳的圆角半径.

摘要： 阐述了自适应遗传算法原理,以及它在某发动机气门弹簧的可靠性优化设计中的应用,通过测试.结果表明此算法的收敛性能优于标准遗传算法.

摘要： 本文回顾和评述了本课题组多年来从事结构可靠性设计的理论与方法的研究成果及其在汽车可靠性设计领域的应用.提出了汽车产品可靠性设计、可靠性优化设计、可靠性灵敏度设计和可靠性稳健设计的方法,并研制开发了"汽车零部件可靠性设计"的实用软件库,可以为车辆和机械行业提供可靠性分析与设计的技术服务.

摘要： 汽车设计与制造水平是一个国家整体科技水平和经济实力的重要标志.本文回顾了我国汽车可靠性设计理论与方法的研究成果,评述了汽车产品可靠性设计、可靠性优化设计、可靠性灵敏度设计和可靠性稳健设计的理论与实践,可以为解决我国汽车领域内可靠性分析与设计的核心技术"空心化"现象和形成产品创新能力及自主开发能力提供技术服务和储备.

摘要： 考虑设计变量及其参数的不确定性,在汽车耐撞性优化设计中常采用基于概率的不确定性优化设计,这种方法的精确性依赖于概率分布函数,而实际中很难得到准确的概率分布函数.因此,提出一种面向耐撞性优化设计的新方法,即采用证据理论描述不确定性的设计变量,并采用均匀拉丁方抽样和移动最小二乘法建立代理模型,进行优化设计后可以获得足够的可靠度.最后,以奇瑞某新车型的IIHS前部碰撞为例进行轻量化设计,取得了较好的耐撞可靠性和减重效果.

摘要： 考虑设计变量及其参数的不确定性,在汽车耐撞性优化设计中常采用基于概率的不确定性优化设计,这种方法的精确性依赖于概率分布函数,而实际中很难得到准确的概率分布函数.因此,提出一种面向耐撞性优化设计的新方法,即采用证据理论描述不确定性的设计变量,并采用均匀拉丁方抽样和移动最小二乘法建立代理模型,进行优化设计后可以获得足够的可靠度.最后,以奇瑞某新车型的IIHS前部碰撞为例进行轻量化设计,取得了较好的耐撞可靠性和减重效果.

摘要： 考虑设计变量及其参数的不确定性,在汽车耐撞性优化设计中常采用基于概率的不确定性优化设计,这种方法的精确性依赖于概率分布函数,而实际中很难得到准确的概率分布函数.因此,提出一种面向耐撞性优化设计的新方法,即采用证据理论描述不确定性的设计变量,并采用均匀拉丁方抽样和移动最小二乘法建立代理模型,进行优化设计后可以获得足够的可靠度.最后,以奇瑞某新车型的IIHS前部碰撞为例进行轻量化设计,取得了较好的耐撞可靠性和减重效果.

摘要： 考虑设计变量及其参数的不确定性,在汽车耐撞性优化设计中常采用基于概率的不确定性优化设计,这种方法的精确性依赖于概率分布函数,而实际中很难得到准确的概率分布函数.因此,提出一种面向耐撞性优化设计的新方法,即采用证据理论描述不确定性的设计变量,并采用均匀拉丁方抽样和移动最小二乘法建立代理模型,进行优化设计后可以获得足够的可靠度.最后,以奇瑞某新车型的IIHS前部碰撞为例进行轻量化设计,取得了较好的耐撞可靠性和减重效果.

摘要： 本发明涉及可靠性设计辅助装置、可靠性设计辅助方法以及可靠性设计辅助程序。关系式计算单元(10)对数据列进行近似计算来计算关系式，所述数据列将根据用户或者环境而变化的对象因素的值与在使用对象装置时计测到的输入应力计测值建立关联。输入应力计算单元(20)根据关系式和对象因素的指标数据来计算输入至对象装置的输入应力。故障率计算单元(40)根据输入应力和对象装置的特性值分布来计算对象装置的故障率。

摘要： 一种基于CSSO和多精度优化模型的多学科可靠性设计优化方法，它有如下步骤：一、对于优化问题构造低精度模型，利用响应面法等获得；二、为了保证低精度近似模型和高精度模型的收敛一致性，使用乘法标度函数来限制构造的低精度模型；三、对于初始化优化模型集成并行子空间优化策略进行多学科分析；四、采用全局灵敏度方程GSE进行系统灵敏度分析；五、子空间并行优化；六、系统级协调优化；七、检测可信域，并调整其大小；八、基于先进均值法进行MPP搜索；九、判断可靠性，根据求出最可能失效点MPP，计算g(u

摘要： 本发明涉及可靠性设计辅助装置、可靠性设计辅助方法以及可靠性设计辅助程序。关系式计算单元(10)对数据列进行近似计算来计算关系式，所述数据列将根据用户或者环境而变化的对象因素的值与在使用对象装置时计测到的输入应力计测值建立关联。输入应力计算单元(20)根据关系式和对象因素的指标数据来计算输入至对象装置的输入应力。故障率计算单元(40)根据输入应力和对象装置的特性值分布来计算对象装置的故障率。

摘要： 本发明公开了一种面向供电可靠性的配网可靠性二次优化评估方法，利用面向供电可靠的配网可靠性二次优化评估模型，通过对系统模型从系统层开始向上推理，可以识别系统可靠性的薄弱环节，进行配电系统可靠性二次优化评估，该评估方法从后验停运概率指标和停运频率影响度指标量化表示元件或元件组合对系统可靠性的影响程度，首先，该方法将配电系统划分为若干标准子模块，对其进行建模及整合。其次，在该模型基础上，进行系统可靠性指标的一次评估，求取负荷点和系统可靠性指标。以识别配电系统可靠性的薄弱环节，寻求提高系统可靠性水平的途径。

摘要： 本发明公开了一种面向供电可靠性的配网可靠性二次优化评估模型，所述的评估模型包括有最小隔离区子模型、故障区域影响子模型及负荷区域统计子模型，所述的子模型及评估模型均采用双层同构结构，双层是指模型包括概率层和频率层两层，分别用于计算停电概率指标和停电频率指标；“同构”是指概率层和频率层的图形结构相同，存储模型时一层图形结构可以对应两层数据。面向供电可靠性的配网可靠性二次优化评估模型其直观的图形化方法、坚实的概率理论基础、有效的推理算法对配电网进行建模及可靠性分析。

摘要： 本发明属于可靠性设计分析领域。提出一种基于可用性模型的装备可靠性测试性协同建模与优化设计方法，将可靠性与测试性设计方案中的关键设计指标作为评判可靠性与测试性设计方案好坏的决策属性数据，并确定各决策属性数据的权重系数，根据基于多属性决策的可靠性与测试性设计方案优选模型实现多种可靠性与测试性设计方案的优选分析，获得多种设计方案的排序结果，最终选择出最优可靠性与测试性设计方案，从而实现整体的可靠性测试性协同建模与优化技术。

摘要： 本发明公开了一种基于序列协同优化的风电齿轮箱多学科可靠性设计优化方法；其包括构建多学科可靠性设计优化模型，引入协同优化，对风电齿轮箱进行不确定分析并引入序列优化进行可靠性分析，构建基于序列协同优化的多学科设计优化模型并将其工程应用于风电齿轮箱，构建基于序列协同优化的风电齿轮箱多学科可靠性设计优化模型，实现对风电齿轮箱进行多学科可靠性设计优化。本发明通过将多学科设计优化理论、协同优化理论以及序列优化理论相结合，解决了使用协同优化时，不确定因素的考量会使得兼容性约束变得复杂，系统级优化非线性特征增加从而导致设计结果不准确问题，从而满足风电齿轮箱产品高可靠性的要求。

摘要： 一种基于CSSO和多精度优化模型的多学科可靠性设计优化方法，它有如下步骤：一、对于优化问题构造低精度模型，利用响应面法等获得；二、为了保证低精度近似模型和高精度模型的收敛一致性，使用乘法标度函数来限制构造的低精度模型；三、对于初始化优化模型集成并行子空间优化策略进行多学科分析；四、采用全局灵敏度方程GSE进行系统灵敏度分析；五、子空间并行优化；六、系统级协调优化；七、检测可信域，并调整其大小；八、基于先进均值法进行MPP搜索；九、判断可靠性，根据求出最可能失效点MPP，计算g(u

摘要： 本发明公开了一种基于混合可靠性模型与神经网络响应面的PMA可靠性优化方法，属于可靠性优化设计技术领域。首先，建立产品可靠性优化设计的数学模型；其次，确定数学模型中的截尾概率变量与超椭球凸集合非概率变量；然后，采用神经网络响应面法拟合目标函数与功能函数；接着，基于PMA的序列优化算法框架，将可靠性优化数学模型分成确定性优化与可靠性逆分析两部分；最后，采用混沌‑Powell算法对确定性优化与可靠性逆分析先后进行优化搜索得到最优值。数值算例表明，本发明极大的减少了可靠性优化搜索的计算量，为部分不确定参数数据样本缺乏、目标函数与功能函数是复杂非线性隐函数条件下的产品可靠性优化设计提供了一种新思路。

摘要： 本发明公开了一种基于混合可靠性模型与神经网络响应面的PMA可靠性优化方法，属于可靠性优化设计技术领域。首先，建立产品可靠性优化设计的数学模型；其次，确定数学模型中的截尾概率变量与超椭球凸集合非概率变量；然后，采用神经网络响应面法拟合目标函数与功能函数；接着，基于PMA的序列优化算法框架，将可靠性优化数学模型分成确定性优化与可靠性逆分析两部分；最后，采用混沌‑Powell算法对确定性优化与可靠性逆分析先后进行优化搜索得到最优值。数值算例表明，本发明极大的减少了可靠性优化搜索的计算量，为部分不确定参数数据样本缺乏、目标函数与功能函数是复杂非线性隐函数条件下的产品可靠性优化设计提供了一种新思路。